摘  要：依托市政设施中数量最多、覆盖最广的路灯灯杆特性，通过新建和改造城市现有的灯杆设施，“多杆合一”将传统功能单一的路灯灯杆升级为集供电、网络和控制于一体的智慧灯杆。通过“多杆合一”工程的推进实施，结合对重庆市渝中区解放碑至朝天门步行大道杆体现状进行的调查，对以“多杆合一”方式建设的智慧灯杆在功能、网络、设计方面进行了研究，为智慧城市提供了新型基础设施建设方向。

关键词：多杆合一;城市发展;净化道路;智慧城市

中图分类号：TN929.5;TU113.666            文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2021）18-0160-05

Abstract： Relying on the characteristics of the largest number and widest coverage of street lamp poles in municipal facilities， “Multi Pole in One” upgrades the traditional street lamp poles with single function to smart lamp poles integrating power supply， network and control by building and transforming the existing lamp pole facilities in the city. Through the promotion and implementation of the “multi pole in one” project， combined with the investigation of current situation of the pole body in pedestrian avenue from Jiefangbei to Chaotianmen in Yuzhong District， Chongqing City， this paper studies the function， network and design of the smart lamp pole constructed in the “multi pole in one” mode， which provides a new direction of infrastructure construction for the smart city.

Keywords： multi pole in one; urban development; purification road; smart city

0  引  言

2020年1月，住建部发布《关于开展人行道净化和自行车专用道建设工作的意见》，意见提出开展人行道净化专项行动，要确保人行道连续畅通，清理占道行为，保障通行空间;确保人行道通行安全，完善安全措施，加强管养维护;确保人行道通行舒适，规范路面设施，改善步行环境。要求推行“多杆合一”“多箱合一”“多井合一”，集约设置人行道上各类杆体、箱体、地下管线等，逐步将人行道上各类设施有序布置在设施带中。同年3月，工信部发布《关于推动5G加快发展的通知》，提出进一步深化铁塔、室内分布系统、杆路、管道及配套设施共建共享，并要求各地政府要加快开放共享电力、交通、公安、市政、教育、医疗等公共设施和社会站址资源。

智慧灯杆集“综合、共享、智慧、和谐”四大特点于一体，在城市发展的探索中，成为信息通信技术与传统城市公共基础设施融合的典范，被认为是最有发展前景的新型公共基础设施，在全球多个国家受到广泛关注并已开始落地建设。随着中国城市快速发展，道路架空线、杆件林立、各类设施设备交叉重复设置等问题成为制约美丽城市发展的首要问题，“多杆合一”成为解决上述问题的城市精细化管理主要方法[1]。智慧灯杆行业在国内由于资产归属、投资额大、运营模式等问题目前处于起步阶段，在新型智慧城市、5G、新一代技术的需求和新型基础设施建设的推动下，相关政策导向陆续出台，“多杆合一”迎来发展机遇。

1  问题目标分析

目前我国基础设施建设管理职权分散，智慧灯杆所支持的主要业务运营主体涉及多部门，数据源也分散在各个管理部门，如何打通“多极管理”、消除“数据孤岛”是目前推进智慧灯杆市场化运营的一大难点。

随着5G的商用，高带宽、低时延的特性结合eMBB、mMTC和uRLLC的典型应用场景，在大量5G基站部署的基础上，真正实现数据资源的快速交互和海量分析。因此，5G作为未来城市建设的技术利器，将会以更快、更好的方式连接数十亿物联网设备，不断创新城市应用，丰富智慧城市的内涵[2]。

智慧灯杆作为新型智慧城市建设重要的神经末梢，规划建设立足点要求高。基于新型智慧城市基礎设施建设一盘棋，统筹考虑智慧灯杆在各类场景的部署原则和实施路径，形成智慧灯杆与城市区域建筑风格、街道空间和产业布局等深度融合的一体化规划与设计，从而打造出具有强烈未来城市特征的城市形态与空间品质，同时为智慧城市数据采集和5G新基建提供保障。

2  “多杆合一”设计思路

“多杆合一”涉及道路路面上各类杆体，前期调研需明确杆体现状数量、资产归属权和现有设备情况，按照市政照明、交通、公安、通信等多方设计标准和要求，结合智慧灯杆应用场景及终端设备挂高、重量、功耗等指标，对“多杆合一”后的智慧灯杆进行分类，以区分杆体结构、土建基础等实施要求。针对城市更新中的“多杆合一”，可结合实际路面情况，梳理杆体整合率和单点位置杆体多合一情况分析。

2019年1月，重庆市在洪崖洞景区，智慧灯杆示范项目的落地，推动洪崖洞“智慧景区”乃至整个重庆智慧旅游产业发展的一项重要举措，但在重庆市范围内暂无面向市政道路批量化以“多杆合一”方式建设的智慧灯杆。随着渝中区生态空间品质提升项目（解放碑—朝天门步行大道）的大力推动，为“多杆合一”工程的启动奠定了基础。

作为重庆市渝中区核心步行大道，解放碑至朝天门段涉及民族路和下新华路两段，1.1公里的道路上，现存市政照明灯杆、交通分道牌杆、交通指示牌杆、交通监控杆、公安监控杆、道路指示牌杆等多种杆体合计174杆，杆体林立，就近位置部署多种杆体，严重影响行人通行感受，城市面貌相对杂乱。“多杆合一”设计思路如图1所示。

3  智慧灯杆综合管理平台总体架构

平台总体架构由两大核心部分组成，分别为智慧灯杆前端泛在感知设备和智慧灯杆综合管理平台。其中前端泛在感知设备主要包含功能照明、数据采集和感知监测，后端平台包含网页平台与移动APP，通过对智慧灯杆内部的灯联网组件、视频监控组件、公共广播组件、充电桩组件等进行监管、数据提取和数据分析，实现各组件的综合利用。

智慧灯杆综合管理平台从下至上由感知层、传输层、运维管理层、应用服务层和终端层构成。

从应用场景方面看，应用服务层包含智慧照明、智慧安防、智慧市政、智慧环保、智慧生活、无线城市、智慧交通七大应用服务。运维管理层提供管理支撑能力，包含设备监控、报警推送、服务监控等运维管理服务，以及GIS地图、对外标准化接口等支撑能力，资产管理子系统和工单派发子系统统一进行几处数据信息的维护和流转。传输层结合以太网技术和协议网关的部署，实现端到端连接。感知层包含照明、视频监控、环境监测、Wi-Fi、紧急求助、RFID、LED显示屏、公共广播、井盖监控、RFID等感知设备，实现数据采集和感知监测。平台总体架构图如图2所示。

智慧灯杆综合管理平台采用B/S架构，采用一体化、开放化、网络化、智能化的理念，解决智慧灯杆各子系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等问题：

（1）一体化：系统采用模块化方式，将智慧灯杆应用场景中终端设备需实现的功能嵌入集成到平台，通过总线实现各个功能模块之间控制信息和数据信息的交互联动。

（2）开放化：系统预留标准化API接口，以通用协议实现平台互联、纵横贯通。

（3）网络化：系统支持多级网络结构组网，采用以太网和光网络，实现端到端传输。

（4）智能化：系统流程自动化，提高系统数据分析和智能研判能力，有效提升各子系统间的实时联动。

平台界面如图3所示。

4  智慧灯杆网络拓扑

“多杆合一”网络拓扑主要为前端采集+网络传输+后端平台的方式，智慧灯杆安装部署的智能控制器，解决杆体挂载终端引电，智能网关解决信号传输。前端杆体采集端通过有线传输、窄带物联网方式进行回传，主要依靠互联网+VPN方式或者电子政务外网进行承载，最终与智慧灯杆综合管理平台实现互联互通。智慧灯杆网络拓扑如图4所示。

智慧城市需要建立很多的智能系统，每个智能系统都需要安装传感器和智能设备，这些设备必须与智能系统连接起来才能正常发挥作用[3]。其中，“多杆合一”的智慧灯杆中，智能控制器是前端设备控制中樞，主要实现智慧灯杆设备电量的分别计量，对灯杆设备提供交直流供电输出，漏电保护，负载过载自动保护，防雷防浪涌保护。具备交直流电源供电、数据采集、开关量输入输出监测、定时控制、远程控制、电量计量、异常报警及保护、事件记录、远程升级、设备仓环境监测等功能。

具体实现功能：

（1）数据采集。支持不少于4路交流电压、电流、电量采集，1路交流漏电流采集，不低于2路12 V、2路48 V直流电压、电流、电量采集;支持杆体舱内温湿度采集、灯杆姿态角度采集、杆体舱内积水深度采集。

（2）开关量输入监测。支持不少于4路开关量输入监测，监测灯杆门禁等开关状态。

（3）远程控制。支持不少于4路交流输出远程控制，不少于2路12 V、2路48 V直流电远程控制，不少于4路开关量输出控制。

（4）时段控制。交流、直流、开关量输出每一路均支持分时段通断控制。

（5）智能控制。可通过远程配置智能控制策略，当满足条件即可智能响应。例如：温度高于45 ℃自动启动风机等。

5  智慧灯杆功能设计

统筹规划城市公共基础设施建设是提升城市承载能力的重要保障。作为城市管理者转变观念，深刻认识统筹规划城市建设的重要意义，以前瞻性的思维，超前性的规划，避免频繁改扩建，优化城市空间结构和管理格局，提升城市综合品质。智慧灯杆建设将充分结合城市总体建设规划，融合城市空间部件整合、市政管线入地建设，实现城市公共基础设施的一体化。

智慧灯杆作为城市基础信息感知者，是智慧城市建设的新载体。在灯杆上架设各类检测设备可为城市管理的诸多部门提供便利[4]。“多杆合一”建成后，为市民及游客提供免费wifi与高速网络、一键报警与手机充电等多元化便捷服务，为政府提供路灯远程智能控制、视频监控、信息发布、市政设施监测、人流量车流量统计、应急指挥等智慧化管理服务。在政策允许的前提下，还可为企业提供广告发布等高效化商业服务，有效推动市政建设集约化、基础设施智能化、公共服务便捷化和城市管理精细化。

“多杆合一”后的智慧灯杆，在挂载功能上可进行配置选择，具体如图5所示。

以“多杆合一”中涉及长支臂和承重要求较高的路口红绿灯智慧灯杆为例，结合不同终端设备挂高的要求、道路环境融合的杆体外形设计理念，该处“多杆合一”设计、实施完成情况，以及智慧灯杆终端分层挂载具体如图6所示。

在设计过程中，结合商业街欧式风格，以及红绿灯和5G基站安装位置，智慧灯杆设计大样图如图7所示。

按照设计大样图实施，在民族路和下新华路交叉口处，“多杆合一”改造前后实景对比如图8所示。“多杆合一”改造后，从路口处能够发现街景有明显提升。

市政道路实施“多杆合一”，针对解放碑至朝天门步行大道段，现有道路所有杆体整合率达到60%以上，在同步完成城市道路铺装、外立面改造、多箱合一之后，将实现城市生态空间品质的总体提升。随着城市公共服务能力与水平的不断提升，城市智慧多功能杆（箱）必将成为未来城市的显著特征[5]。

6  结  论

智慧灯杆在智慧城市中扮演着“末梢神经元”的重要角色，是集合多种设备设施和技术的综合杆体，随着智慧灯杆的逐步成熟与推广，作为新一代信息技术实现的核心载体，未来实现“多杆合一”成为必然趋势。

“多杆合一”的建设将大大提升城市管理局信息化水平，全面提高城市管理科技手段，通过对市政设施的全方位管控，提高对终端的实时管理能力，有助于预防质量和管理工作不及时所造成的严重影响，将建立起先进的大数据信息化管理手段，进一步提高大数据管理水平，提升数据管理效能，解决杆体林立、数据共享的现实问题，实现对城市各领域的精确化管理和城市资源的集约化利用。

参考文献：

[1] 刘博，崔世华，赵倩.集约化、规范化整合与创新应用：上海多杆合一设计与建设研究 [J].装饰，2019（7）：32-34.

[2] 张政宽，李奎，张辉，等.基于智慧灯杆的智慧城市建设 [J].智能城市，2021，7（5）：45-46.

[3] 王薇薇.智能灯杆将成为智慧城市的载体 [J].信息化建设，2016（11）：26-27.

[4] 郝海斌.新型智慧灯杆推广应用研究 [J].建材与装饰，2018（31）：219.

[5] 王黎.基于空间资源配置的城市智慧多功能杆研究 [J].智能建筑与智慧城市，2020（1）：28-30.

作者简介：王冬（1988.12—）男，汉族，重庆江北人，中级工程师，本科，研究方向：信息通信类工作。